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Une idée fixe

Faire une découverte remettant en cause un paradigme scientifique bien ancré ne peut être que source d’ennuis. Le chercheur israélien Dan Shechtman en sait quelque chose. Pendant des années, il a dû lutter pour convaincre la communauté scientifique de l’existence de ses quasi-cristaux « impossibles ». Mais tout s’est terminé par la plus belle des victoires et la plus haute des récompenses.

Par Jan Tazelaar Photos Malou van Breevoort

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En bref

Dan Shechtman
Situation familiale : son épouse Zipora, quatre enfants et dix petits-enfants.
Domicile : Haïfa, en Israël.
Héros de la littérature : Cyrus Smith, l’ingénieur aux multiples talents de L’Île mystérieuse de Jules Verne.
Passe-temps préféré : plaisancier passionné.
Talent caché : a créé une collection de bijoux, « rien que pour mon épouse », qui a été exposée au Technion et au musée des sciences de Haïfa.

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« D’ordre 10 ? » Cette simple interrogation écrite dans ses notes du 8 avril 1982 est le cri Eurêka du professeur Dan Shechtman du Technion, l’institut israélien de technologie, à Haïfa. Ce docteur en sciences des matériaux profite alors d’un congé sabbatique pour travailler sur un projet de recherche au National Bureau of Standards (NBS) de l’université Johns-Hopkins dans le Maryland, aux États-Unis. Il est en train d’étudier de nouveaux alliages pour l’industrie aéronautique américaine lorsqu’il tombe sur une propriété considérée jusqu’ici comme « interdite » : un réseau cristallin fondamentalement irrégulier avec une symétrie rotationnelle d’ordre 5.

L’ironie veut que le chercheur a lui-même démontré l’impossibilité de l’existence de tels quasi-cristaux lorsqu’il était étudiant. Le voici donc qui passe le reste de la journée à tenter de prouver que ses résultats sont faux, mais en vain : le quasi-cristal refuse de disparaître. Sa découverte attire un peu d’attention et son collègue John Cahn du NBS l’encourage, mais il doit principalement affronter un raz-de-marée de scepticisme et d’hostilité. « Je me suis senti très seul au cours des deux années qui ont suivi. On m’a ridiculisé, on m’a fait la leçon et on m’a traité de charlatan. Un ami m’a demandé de quitter son groupe de recherche car il estimait que je le déshonorais. »

À son retour à Haïfa, il rencontre un esprit plus ouvert en la personne d’Ilan Blech, lequel lui fournit un cadre théorique pour les quasi-cristaux. Ensemble, ils écrivent un article sur le sujet en 1984. Celui-ci est rejeté au motif qu’il n’est pas « assez intéressant ». Quelques mois plus tard, ils parviennent à faire publier une version révisée du même article avec l’aide de deux auteurs, John Cahn et Denis Gratias, dans une autre revue. À partir de ce moment-là, « ça a été l’enfer » se souvient Dan Shechtman.

À cette époque, le paradigme dominant sur la structure cristalline veut que les cristaux soient périodiques et ne peuvent donc avoir qu’une symétrie rotationnelle d’ordre 1, 2, 3, 4 ou 6. Tout autre système est inconcevable. « C’était un paradigme fondé non pas sur la théorie mais sur les résultats cumulés d’un grand nombre d’études. Et me voilà qui déboule avec ma symétrie d’ordre 5. Mais la toute puissante Union internationale de cristallographie n’était pas prête à renoncer à sa vérité sans se battre. »

Parmi ses adversaires, Linus Pauling, deux fois lauréat du prix Nobel à l’immense réputation. Soutenu par une armée grandissante de partisans et une masse croissante de preuves probantes, le chercheur israélien voit son étoile monter. Les découvertes s’enchaînent : les quasi-cristaux sont faciles à synthétiser dans de nombreux alliages et certains sont stables.

En 1994, la tempête s’apaise suite à deux événements : la disparition de Linus Pauling et la révision officielle du paradigme sur les cristaux par l’Union. La réputation du scientifique est rétablie et, au cours de sa carrière, il va recevoir un nombre impressionnant de récompenses pour son travail. En 2011, la plus grande d’entre elles lui échoit : le prix Nobel de chimie.

Dan Shechtman est toujours à l’avant-garde de la recherche sur les cristaux au Technion et n’envisage pas de ralentir. À côté de ses travaux, il promeut avec passion la science et l’éducation auprès de la jeunesse et a créé et présidé plusieurs programmes pédagogiques en Israël. Ce professeur charmant et charismatique est lui-même un enseignant né comme il en a récemment fait la démonstration au SKF Research Centre de Nieuwegein, aux Pays-Bas. Il y était invité à donner une conférence à l’occasion du 100e anniversaire de SKF en Belgique et aux Pays-Bas. Il a raconté à son auditoire captivé sa longue expérience de chercheur et de champion d’une noble cause.

« J’ai découvert les quasi-cristaux par hasard. Mais, dans la vie, il faut savoir saisir la chance et la mettre de son côté pour réussir. Je m’estime heureux d’avoir pu mener mes recherches à ma guise. En fait, j’ai découvert ces cristaux dans un alliage complètement inutile que j’avais fabriqué juste pour voir ce qu’il pourrait m’enseigner. » À partir de ce moment-là, sa lutte pour la reconnaissance est un exemple classique de persévérance et de volonté. « Soyez professionnel. Et ayez l’esprit ouvert. Si vos résultats ne correspondent pas à la norme, osez remettre en cause la norme. Et surtout, si vous savez que vous avez raison, résistez. Soyez un rottweiler. Si vous mordez quelque chose d’inhabituel, n’abandonnez pas avant d’avoir découvert ce dont il s’agit. »

Le développement des quasi-cristaux et leur application sont un domaine scientifique relativement récent. À ce jour, leur utilité pratique est encore assez limitée. On s’en sert principalement pour fabriquer des alliages en acier haute qualité pour les seringues et les lames de rasoir, mais leur potentiel est époustouflant. Pourtant, leur principale portée n’est pas dans leur mise en œuvre mais dans l’approche radicalement nouvelle qu’ils représentent dans l’étude des structures élémentaires. C’est ce changement de paradigme qui a permis au final à Dan Shechtman d’être nobelisé.

Dan Shechtman est un enseignant né qui promeut la science avec passion.

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